نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

رویکرد هیبریدی مبتنی بر زنجیره مارکوس و مدل‌های شانون و EBF برای تحلیل پویایی خطر سیلاب (مطالعه موردی: حوضه کلارود بابل)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 استاد دانشگاه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 دانشجوی دکتری رشته ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی وعلوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
10.22125/iwe.2026.559343.1908
چکیده
پژوهش حاضر با هدف پهنه‌بندی و تحلیل پویایی خطر سیلاب در حوزه آبریز کلارود بابل (شمال ایران) با وسعت ۲۱۶ کیلومترمربع انجام شد. این حوزه با اختلاف ارتفاعی ۴۵ تا ۲۲۷۲ متر و میانگین شیب ۱۹٫۴۶ درصد از مناطق مستعد سیلاب در رشته‌کوه البرز مرکزی است. برای ارزیابی جامع خطر، از مدل ترکیبی آنتروپی شانون (SE)، تابع شواهد قطعی (EBF) و زنجیره مارکوف (Markov Chain) استفاده شد تا جنبه‌های مکانی و زمانی خطر بررسی شود. نه عامل مؤثر شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، تراکم زهکشی، فاصله از رودخانه و جاده، کاربری اراضی، خاک و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) در محیط GIS تحلیل شدند. بر اساس مدل شانون، عوامل ارتفاع (1983/0)، جهت شیب (1517/0) و شیب (1423/0) بیشترین اثر را داشتند. مدل EBF سهم ۴۸ درصدی این سه عامل را تأیید کرد و مدل مارکوف برای پیش‌بینی تغییرات خطر از ۲۰۱۳ تا ۲۰۳۰ به‌کار رفت. نتایج نشان داد مدل  (AUC= 0/83, RMSE =0/219 ) EBFعملکرد بهتری نسبت به مدل شانون (AUC = 0/71 , RMSE = 0/293 ) داشته و مدل مارکوف (AUC = 0/79 ) ثبات زمانی مناسبی دارد. در مجموع ۲۶٫۴ درصد از مساحت حوضه در کلاس‌های خطر زیاد و خیلی زیاد قرار گرفت که عمدتاً نواحی میانی و جنوبی شامل روستاهای شیاده، انجیلک و لمسوکلا را دربرمی‌گیرد. چارچوب ترکیبی پیشنهادی با تبیین نااطمینانی داده‌ها و پویایی زمانی، ابزار کارآمدی برای مدیریت خطر، برنامه‌ریزی آبخیزداری و توسعه پایدار شمال ایران محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Hybrid Marcos Chain–Based Approach Integrating Shannon Entropy and Evidential Belief Function (EBF) Models for Analyzing Flood Hazard Dynamics: A Case Study of the Kela rud Watershed, Babol

نویسندگان English

Seyed Asadullah Hejazi 1
Masumeh Rajabi 2
Sabikeh Rohanizadeh 3
1 Associate Professor, Department of Geomorphology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz. Iran.
2 Professor of Geomorphology, Department of Geomorphology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 PhD Student in Geomorphology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz.Iran.
چکیده English

The present study aimed to map and analyze the spatiotemporal dynamics of flood hazard in the Kalarud watershed, Babol (northern Iran), covering an area of 216 km². This basin, with an elevation range of 45–2272 m and an average slope of 19.46%, is among the flood-prone zones of the Central Alborz Mountains. To achieve a comprehensive assessment, a hybrid approach combining Shannon Entropy (SE), Evidential Belief Function (EBF), and Markov Chain (MC) models was applied to evaluate both spatial and temporal aspects of flood risk.

Nine conditioning factors—elevation, slope, slope aspect, drainage density, distance from rivers and roads, land use, soil, and Topographic Wetness Index (TWI)—were analyzed in a GIS environment. Results of the SE model indicated that elevation (0.1983), slope aspect (0.1517), and slope (0.1423) were the most influential factors. The EBF model confirmed the 48% cumulative weight of these variables, while the Markov Chain model was employed to forecast spatial changes in flood hazard from 2013 to 2030.

Model performance evaluation showed that EBF (AUC = 0.83, RMSE = 0.219) outperformed the Shannon model (AUC = 0.71, RMSE = 0.293), whereas the Markov model (AUC = 0.79) exhibited stable temporal behavior. Overall, 26.4% of the basin area falls within high and very high hazard classes, mainly encompassing the central and southern sectors, including the villages of Shiyadeh, Anjilek, and Lamsukola. The integrated EBF–Markov–SE framework effectively addresses spatial uncertainty and temporal dynamics, providing a reliable tool for flood risk management, watershed planning, and sustainable development in northern Iran.

کلیدواژه‌ها English

Flood Hazard Zoning
Shannon Entropy
Evidential Belief Function (EBF)
Marcos Chain
Hybrid Modeling

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 تیر 1405